DE102015222589A1 - Generating a volume image of an elongated examination object - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tomographieanlage (R), die zu Folgendem vorbereitet ist: Durchführen eines ersten Scans entlang eines ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) und eines zweiten Scans entlang eines zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA2). Beim ersten Scan wird ein erster Datensatz (DS1) und beim zweiten Scan ein zweiter Datensatz (DS2) gewonnen und aus den beiden Datensätzen (DS1, DS2) ein fusionierter drei- oder vierdimensionaler Datensatz (DS12) erzeugt, der für eine Rekonstruktion eines Volumenbilds (VB) ohne Teilumlaufartefakt ausreichend vollständig ist, wobei jeweils für sich alleine genommen sowohl der erste (DS1) als auch der zweite (DS2) Datensatz für eine Rekonstruktion eines Volumenbildes (VB) ohne Teilumlaufartefakt zu unvollständig ist. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren (100) zum Betreiben einer Tomographieanlage (R).The invention relates to a tomography system (R), which is prepared for the following: Performing a first scan along a first helix-segment-shaped trajectory section (BA1) and a second scan along a second helix-segment-shaped trajectory section (BA2). In the first scan, a first data set (DS1) and in the second scan a second data set (DS2) are obtained and from the two data sets (DS1, DS2) a fused three- or four-dimensional data set (DS12) is generated, which is used for a reconstruction of a volume image (DS2). VB) without Teilumlaufartefakt is sufficiently complete, in each case taken on their own both the first (DS1) and the second (DS2) data set for a reconstruction of a volume image (VB) without Teilumlaufartefakt is too incomplete. The invention also relates to a corresponding method (100) for operating a tomography system (R).

Description

Die Erfindung betrifft eine Tomographieanlage, die dazu vorbereitet ist, einen ersten Scan entlang eines ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts und einen zweiten Scan entlang eines zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts durchzuführen. Beim ersten Scan wird ein erster Datensatz und beim zweiten Scan ein zweiter Datensatz gewonnen. The invention relates to a tomography system which is prepared to perform a first scan along a first helix-segment-shaped trajectory section and a second scan along a second helix-segment-shaped trajectory section. The first scan will acquire a first record and the second scan a second record.

Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Tomographieanlage. Moreover, the invention relates to a corresponding method for operating a tomography system.

Unter einem Datensatz wird hier vorzugsweise ein Datensatz von einem Volumenscan verstanden, aus dem sich ein vollständiges drei- oder vierdimensionales Volumenbild rekonstruieren lässt. Ein Datensatz eines Volumenscans umfasst für jeden genutzten Projektionswinkel die erfassten Bilddaten des zugehörigen Projektionsbilds. Unter einem vierdimensionalen Volumenbild wird üblicherweise eine Folge von mindestens zwei dreidimensionalen Volumenbildern verstanden, die zeitlich aufeinanderfolgen. Hierbei zeigt ein erstes der mindestens zwei dreidimensionalen Volumenbilder beispielsweise eine Anflutungsphase und ein zweites der mindestens zwei dreidimensionalen Volumenbilder beispielsweise eine Ausflussphase. Die Tomographieanlage kann beispielsweise eine Röntgen-Tomographieanlage oder eine Fluoreszenz-Tomographieanlage sein. A data record is here preferably understood to be a data record of a volume scan, from which a complete three- or four-dimensional volume image can be reconstructed. A data set of a volume scan comprises the acquired image data of the associated projection image for each projection angle used. A four-dimensional volume image is usually understood to mean a sequence of at least two three-dimensional volume images which follow one another in terms of time. In this case, a first of the at least two three-dimensional volume images, for example, a flooding phase and a second of the at least two three-dimensional volume images, for example, an outflow phase. The tomography system can be, for example, an x-ray tomography system or a fluorescence tomography system.

Insbesondere in der Diagnostik und Therapie werden immer höhere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit medizinischer Geräte gestellt. Damit wird insbesondere das Ziel verfolgt, Gesundheitsgefahren und Personenschäden infolge fehlerhafter Diagnose oder Behandlung zu vermeiden. Particularly in diagnostics and therapy, ever higher demands are placed on the performance of medical devices. This is in particular the goal of avoiding health hazards and personal injury as a result of incorrect diagnosis or treatment.

Die DE 10 2006 040 934 A1 beschreibt ein Verfahren zum Darstellen von Arterien und/oder Venen eines Gefäßsystems mittels eines C-Bogen-Biplan-Systems, das zwei C-Bögen umfasst. Während eines Füllungslaufs wird je C-Bogen eine Sequenz von Röntgenbildern aus unterschiedlichen Projektionswinkeln aufgenommen. Die Röntgenbilder des Füllungslaufs von dem ersten und dem zweiten C-Bogen aus einer arteriellen Phase werden zu einem ersten Datensatz kombiniert. Die Rekonstruktion zu einem dreidimensionalen Bilddatensatz kann vor der Kombination der Daten der Röntgenbilder der beiden C-Bögen oder am Datensatz des extrahierten arteriellen Gefäßsystems erfolgen. The DE 10 2006 040 934 A1 describes a method for presenting arteries and / or veins of a vascular system by means of a C-arm biplane system comprising two C-arms. During a filling run, a sequence of X-ray images from different projection angles is recorded for each C-arm. The X-ray images of the filling run from the first and second C-arcs from an arterial phase are combined into a first data set. The reconstruction to a three-dimensional image data set can be carried out before the combination of the data of the X-ray images of the two C-arms or on the data set of the extracted arterial vascular system.

Mit bekannten C-Bogen-Angiographie-Systemen ist es nicht möglich, einen ganzen Körper oder weite Teile eines Körpers eines normalgroßen Erwachsenen mittels einer einzigen Scan-Trajektorie zu erfassen. Denn bei bekannten C-Bogen-Tomographieanlagen begrenzen Kabelzuführungen für die C-Bögen die Rotationswinkelspanne (um die Orbitalachse) des Strahlquelle-Detektor-Paars des jeweiligen C-Bogens auf ca. 400°. With known C-arm angiography systems, it is not possible to detect an entire body or large parts of a body of a normal-sized adult by means of a single scan trajectory. For with known C-arm tomography systems, cable feeds for the C-arms limit the rotational angle span (about the orbital axis) of the beam source-detector pair of the respective C-arm to approximately 400 °.

Es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tomographieanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Tomographieanlage bereitzustellen, die bzw. das dieses konstruktive Problem herkömmlicher Tomographieanlagen überwindet. It is an object of the present invention to provide a tomography system and method for operating a tomography system that overcomes this design problem of conventional tomography systems.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tomographieanlage gelöst, die dazu vorbereitet ist, einen ersten Scan entlang eines ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts und einen zweiten Scan entlang eines zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts durchzuführen. Die Tomographieanlage ist dazu vorbereitet, beim ersten Scan einen ersten Datensatz und beim zweiten Scan einen zweiten Datensatz zu gewinnen und aus den beiden Datensätzen einen fusionierten Datensatz zu erzeugen, der für eine Rekonstruktion eines drei- oder vierdimensionalen Volumenbilds ohne Teilumlaufartefakt ausreichend vollständig ist. Jeweils für sich alleine genommen ist sowohl der erste als auch der zweite Datensatz für eine Rekonstruktion eines Volumenbildes ohne Teilumlaufartefakt zu unvollständig. This object is achieved according to the invention by a tomography system which is prepared to perform a first scan along a first helix-segment-shaped trajectory section and a second scan along a second helix-segment-shaped trajectory section. The tomography system is prepared to obtain a first data set during the first scan and a second data set during the second scan and to generate a fused data set from the two data sets which is sufficiently complete for reconstructing a three- or four-dimensional volume image without a partial circulation artifact. Each taken alone, both the first and the second data set for a reconstruction of a volume image without Teilumlaufartefakt is too incomplete.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Tomographieanlage umfasst folgende Handlungen. Es wird ein erster Scan entlang eines ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts und ein zweiter Scan entlang eines zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts durchgeführt. Beim ersten Scan wird ein erster Datensatz und beim zweiten Scan ein zweiter Datensatz gewonnen, wobei jeweils für sich alleine genommen sowohl der erste als auch der zweite Datensatz für eine Rekonstruktion eines Volumenbildes ohne Teilumlaufartefakt zu unvollständig ist. Aus den beiden Datensätzen wird ein fusionierter Datensatz erzeugt, der für eine Rekonstruktion eines drei- oder vierdimensionalen Volumenbilds ohne Teilumlaufartefakt ausreichend vollständig ist. The method according to the invention for operating a tomography system comprises the following actions. A first scan along a first helix-segment-shaped path curve section and a second scan along a second helix-segment-shaped path curve section are performed. During the first scan, a first data set and the second scan, a second data set is obtained, in each case taken on their own both the first and the second data set for a reconstruction of a volume image without Teilumlaufartefakt is too incomplete. From the two data sets, a fused data set is generated which is sufficiently complete for a reconstruction of a three- or four-dimensional volume image without partial circulation artifact.

Ein Konzept der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Tomografieanlage dazu vorbereitet ist, aus den beiden Datensätzen einen fusionierten Datensatz zu erzeugen, der für eine Rekonstruktion eines drei- oder vierdimensionalen Volumenbilds ohne Teilumlaufartefakt ausreichend vollständig ist, wobei jeweils für sich alleine genommen sowohl der erste als auch der zweite Datensatz für eine Rekonstruktion eines Volumenbildes ohne Teilumlaufartefakt zu unvollständig ist. So kann für den einzelnen Scan jede Rotationswinkelspanne beispielsweise auf 180° oder auf 100° begrenzt werden, ohne deswegen Teilumlaufartefakt in Kauf nehmen zu müssen. Damit ergeben sich (insbesondere hinsichtlich der Kabelzuführungen für jeden einzelnen C-Bogen) erhebliche konstruktive Vorteile. Aus dem fusionierten Datensatz kann mittels eines bekannten Rekonstruktionsverfahrens ein drei- oder vierdimensionalen Bild rekonstruiert werden (beispielsweise mittels eines gefilterten Rückprojektionsverfahrens nach Feldkamp, Davis, Kress). Das rekonstruierte Bild kann zwei-, drei- oder vierdimensional sein, wobei dessen Dimension höchstens so groß ist, wie die Dimension fusionierten Datensatzes. Typischerweise haben beide Bahnkurven eine identische Form (allerdings typischerweise mit einer Rotationswinkeldifferenz und/oder einem Versatz in Orbitalachsenrichtung). Typischerweise ist die zweite helixsegmentförmige Bahnkurve konzentrisch zu der ersten helixsegmentförmigen Bahnkurve angeordnet. Unabhängig davon ist auch bevorzugt, wenn ein Radius der ersten helixsegmentförmigen Bahnkurve gleich groß ist wie ein Radius der zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurve. Es sind auch Anwendungsfälle vorstellbar, in denen es von Vorteil ist, wenn die Steigung der helixsegmentförmigen Bahnkurven null beträgt. Im entarteten Fall können die helixsegmentförmigen Bahnkurven also kreissegmentförmig sein. One concept of the present invention may be seen in that the tomography system is prepared to generate from the two data sets a fused data set which is sufficiently complete for reconstruction of a three- or four-dimensional volume image without partial circulation artifact, taken both alone the first and the second data set for a reconstruction of a volume image without partial circulation artifact is too incomplete. For example, each rotation angle span can be limited to 180 ° or 100 ° for the individual scan, without having to accept partial revolution artifacts to have to. This results (in particular with regard to the cable feeders for each individual C-arm) considerable structural advantages. From the fused data set, a three- or four-dimensional image can be reconstructed by means of a known reconstruction method (for example by means of a filtered rear projection method according to Feldkamp, Davis, Kress). The reconstructed image may be two-, three-, or four-dimensional, with its dimension at most as large as the dimension of fused data set. Typically, both trajectories have an identical shape (but typically with a rotational angle difference and / or an orbital axis direction offset). Typically, the second helical segment-shaped trajectory is arranged concentrically to the first helix segment-shaped trajectory. Regardless, it is also preferred if a radius of the first helix-segment-shaped trajectory curve is the same size as a radius of the second helix-segment-shaped trajectory curve. There are also conceivable applications in which it is advantageous if the slope of the helix-segment-shaped trajectories is zero. In the degenerate case, the helix-segment-shaped trajectories can therefore be circular segment-shaped.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass sich der erste helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitt über eine erste Rotationswinkelspanne erstreckt und sich der zweite helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitt über eine zweite Rotationswinkelspanne erstreckt, wobei die Summe aus der ersten und der zweiten Rotationswinkelspanne 360° beträgt. Hierbei ist eine minimale Rotationswinkelposition des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts gegenüber einer minimalen Rotationswinkelposition des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts in Rotationsrichtung um die erste Rotationswinkelspanne versetzt angeordnet. Alternativ kann die minimale Rotationswinkelposition des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts gegenüber der minimalen Rotationswinkelposition des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts in Rotationsrichtung um die zweite Rotationswinkelspanne versetzt angeordnet sein. Aus den Datensätzen von zwei Scans, die über zueinander komplementäre Rotationswinkelspannen von 180° durchgeführt wurden, kann ein fusionierter Datensatz erzeugt werden, aus dem ein vollständiges Volumenbild ohne Teilumlaufartefakt rekonstruiert werden kann. One embodiment provides that the first helix-segment-shaped path curve section extends over a first rotation angle span and the second helix segment-shaped path curve section extends over a second rotation angle span, the sum of the first and the second rotation angle span being 360 °. Here, a minimum rotational angular position of the second helix-segment-shaped trajectory section is offset from the minimum rotational angular position of the first helix-segment trajectory section in the rotational direction by the first rotational angular span. Alternatively, the minimum rotational angular position of the first helix-segment-shaped trajectory section relative to the minimum rotational angular position of the second helix-segment trajectory section can be offset in the direction of rotation by the second rotational angular span. From the data sets of two scans, which were performed over mutually complementary rotation angle spans of 180 °, a fused data set can be generated, from which a complete volume image without partial circulation artifact can be reconstructed.

Dies gilt insbesondere auch dann, wenn beide Scans als Large Volume Scan ausgeführt werden. Bei einem Large Volume Scan wird ein Mittelpunkt einer Sensorfläche des Detektors gegenüber einem Zentralstrahl des Strahlenbündels der Strahlquelle um eine halbe Detektorbreite in Rotationsrichtung oder entgegensetzt zur Rotationsrichtung verschoben. Dadurch wird ein Durchmesser des auswertbaren Aufnahmebereichs in Rotationsrichtung ungefähr um den Faktor zwei vergrößert. This is especially true if both scans are run as Large Volume Scan. In a large volume scan, a center of a sensor surface of the detector relative to a central beam of the beam of the beam source is shifted by half a detector width in the direction of rotation or opposite to the direction of rotation. As a result, a diameter of the evaluable recording area in the direction of rotation is increased approximately by a factor of two.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass sich der erste helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitt über eine erste Rotationswinkelspanne erstreckt und sich der zweite helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitt über eine zweite Rotationswinkelspanne RSC2 erstreckt, wobei sich die erste Rotationswinkelspanne RSC1 wie folgt berechnet: RSC1 = 180° + SW − RSC2. A further embodiment provides that the first helix-segment-shaped path curve section extends over a first rotation angle span and the second helix-segment-shaped path curve section extends over a second rotation angle span RS C2 , wherein the first rotation angle span RS C1 is calculated as follows: RS C1 = 180 ° + SW - RS C2 .

Die zweite Rotationswinkelspanne RSC2 ist mindestes halb so groß ist wie eine Breite SW eines Strahlwinkels in Rotationsrichtung. Eine minimale Rotationswinkelposition des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts ist gegenüber einer minimalen Rotationswinkelposition des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts in Rotationsrichtung um die erste Rotationswinkelspanne versetzt angeordnet. Alternativ ist die minimale Rotationswinkelposition des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts gegenüber der minimalen Rotationswinkelposition des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts in Rotationsrichtung um die zweite Rotationswinkelspanne versetzt angeordnet. Aus den Datensätzen von zwei Scans, die über zueinander benachbarte Rotationswinkelspannen durchgeführt werden, kann ein fusionierter Datensatz erzeugt werden, aus dem wie bei einem Short Scan ein vollständiges Volumenbild ohne Teilumlaufartefakt rekonstruiert werden kann. Für einen Short Scan wird unterstellt, dass ein Mittelpunkt einer Sensorfläche des Detektors in einem Zentralstrahl des Strahlenbündels der Strahlquelle angeordnet ist. The second rotation angle range RS C2 is mindestes half as large as a width SW of a beam angle in the rotational direction. A minimum rotational angular position of the second helix-segment-shaped trajectory section is offset from the minimum rotational angular position of the first helical segment trajectory section in the rotational direction by the first rotational angular span. Alternatively, the minimum rotational angular position of the first helical segment-shaped trajectory section relative to the minimum rotational angular position of the second helical segment trajectory section is arranged offset in the rotational direction by the second rotational angular span. From the data sets of two scans, which are performed on mutually adjacent rotation angle spans, a fused data set can be generated, from which, as in a short scan, a complete volume image can be reconstructed without partial circulation artifact. For a short scan, it is assumed that a center of a sensor area of the detector is arranged in a central ray of the beam of the beam source.

Zur Durchführung eines Large Volume Scan ist es auch möglich, dass die Rotationswinkelspannen für den ersten und den zweiten Scan identisch sind und jeweils 90° plus einer Hälfte des Strahlwinkels umfassen, wobei die Sensorfläche zwischen den beiden Scans so in entgegengesetzter Richtung verschoben wird, dass der Mittelpunkt einer Sensorfläche des Detektors gegenüber einem Zentralstrahl des Strahlenbündels der Strahlquelle um eine halbe Detektorbreite in entgegengesetzter Richtung verschoben ist. In order to perform a large volume scan, it is also possible that the rotation angle spans for the first and second scans are identical and each comprise 90 ° plus one half of the beam angle, with the sensor surface being shifted in the opposite direction between the two scans Center of a sensor surface of the detector relative to a central beam of the beam of the beam source is shifted by half a detector width in the opposite direction.

Besondere Vorteile entstehen, wenn die Tomographieanlage dazu vorbereitet ist, einen erster Teil des zweiten Datensatzes mit einem zweiten Strahlungsspektrum zu gewinnen, das sich von einem ersten Strahlungsspektrum unterscheidet, mit dem ein erster Teil des ersten Datensatzes gewonnen wird. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der erste Teil des ersten Datensatzes den gesamten ersten Datensatz umfasst und der erste Teil des zweiten Datensatzes den gesamten zweiten Datensatz umfasst. Eine alternative Weiterbildung sieht vor, dass die Tomographieanlage dazu vorbereitet ist, einen übrigen Teil des ersten Datensatzes mit dem zweiten Strahlungsspektrum und einen übrigen Teil des zweiten Datensatzes mit dem ersten Strahlungsspektrum zu gewinnen. Wenn zum Erzeugen des zweiten Strahlungsspektrums eine andere Anodenspannung und/oder ein anderes Anodenmaterial als zum Erzeugen des ersten Strahlungsspektrums verwendet wird, können beispielsweise Dichtemessungen ausgeführt werden. In dieser Ausführungsform umfasst der erste Datensatz typischerweise die Projektionsbilddaten von zwei helixsegmentförmigen Bahnabschnitten, von denen der erste mit dem ersten Strahlungsspektrum und der zweite mit dem zweiten Strahlungsspektrum durchlaufen wird, wobei der zweite Datensatz ebenfalls die Projektionsbilddaten von zwei helixsegmentförmigen Bahnabschnitten umfasst, von denen der erste mit dem zweiten Strahlungsspektrum und der zweite mit dem ersten Strahlungsspektrum durchlaufen wird. Durch Vertauschen der Daten des zweiten helixsegmentförmigen Bahnabschnitts zwischen den beiden Datensätzen kann ein erster vollständiger Datensatz für das erste Strahlungsspektrum und ein zweiter vollständiger Datensatz für das zweite Strahlungsspektrum gewonnen werden. Special benefits arise when the tomography system is prepared to obtain a first part of the second data set having a second radiation spectrum that differs from a first radiation spectrum with which a first part of the first data set is obtained. A further development provides that the first part of the first data record comprises the entire first data record and the first part of the second data record comprises the entire second data record. An alternative development provides that the tomography system is prepared to obtain a remaining part of the first data set with the second radiation spectrum and a remaining part of the second data set with the first radiation spectrum. If, for generating the second radiation spectrum, a different anode voltage and / or an anode material is used than for generating the first radiation spectrum, density measurements can be carried out, for example. In this embodiment, the first data set typically comprises the projection image data of two helix-segment-shaped path segments, the first of which is traversed by the first radiation spectrum and the second by the second radiation spectrum, the second data set also comprising the projection image data of two helix-segment-shaped path segments, the first of which is traversed with the second radiation spectrum and the second with the first radiation spectrum. By exchanging the data of the second helix segment-shaped path section between the two data sets, a first complete data set for the first radiation spectrum and a second complete data set for the second radiation spectrum can be obtained.

Vorteilhaft ist auch, wenn der erste Datensatz nur auf ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten aufgenommen wird, die in einer ersten Rotationsrichtung verlaufen. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass eine kleine oder eine große Mittelsenkrechte einer ersten (rechteckigen) Sensorfläche des ersten Detektors parallel zu dem ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitt ausgerichtet sein kann, ohne dass diese Ausrichtung während des schrittweisen Durchlaufens der Helixwindungen verändert zu werden braucht. Während des schrittweisen Durchlaufens der Helixwindungen braucht die Sensorfläche nicht um den Zentralstrahl des Strahlenbündels der Strahlquelle gedreht zu werden, damit beim Aufnehmen des ersten Datensatzes ein Gierwinkel zwischen der kleinen beziehungsweise großen Mittelsenkrechten der ersten Sensorfläche und dem ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitt null Grad beträgt. It is also advantageous if the first data record is recorded only on first helix-segment-shaped trajectory sections which run in a first direction of rotation. This has, inter alia, the advantage that a small or a large perpendicular bisector of a first (rectangular) sensor surface of the first detector can be aligned parallel to the first helix segment-shaped trajectory section without this orientation needing to be changed during the stepwise passage of Helixwindungen. During the helix turns, the sensor surface does not need to be rotated about the central ray of the beam of the beam source, so that a yaw angle between the small and large bisectors of the first sensor surface and the first helical segment trajectory portion is zero degrees when recording the first data set.

Alternativ oder zusätzlich wird der zweite Datensatz nur auf zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten aufgenommen, die in einer Rotationsrichtung verlaufen, die zu der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzt oder gleichgerichtet ist. Wenn der erste Datensatz nur auf ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten gewonnen wird, die in einer ersten Rotationsrichtung verlaufen, und der zweite Datensatz nur auf zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten gewonnen wird, die in einer Rotationsrichtung verlaufen, die der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzt ist, kann dies helfen, ein Beeinflussen des ersten Datensatzes durch eine Strahlquelle zu vermeiden, die für das Gewinnen des zweiten Datensatzes vorgesehen ist und/oder helfen, ein Beeinflussen des zweiten Datensatzes durch eine Strahlquelle zu vermeiden, die für das Gewinnen des ersten Datensatzes vorgesehen ist. Alternatively or additionally, the second data set is recorded only on second helix-segment-shaped trajectory sections which extend in a direction of rotation which is opposite or rectified to the first direction of rotation. If the first data set is obtained only on first helical segment-shaped trajectory sections extending in a first rotational direction and the second data set is obtained only on second helical segment trajectory sections extending in a rotational direction opposite to the first rotational direction, this may help to influence the first data set by a beam source, which is provided for the acquisition of the second data set and / or help to avoid influencing the second data set by a beam source, which is provided for the acquisition of the first data set.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der erste Scan aufgenommen wird, wenn eine Mittelsenkrechte einer ersten Sensorfläche des ersten Detektors parallel zu dem ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts ausgerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Scan aufgenommen werden, wenn eine Mittelsenkrechte der zweiten Sensorfläche des zweiten Detektors parallel zu dem zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitt ausgerichtet ist. Hierdurch sind die Sensorflächen so ausgerichtet, dass ihre Nutzung für den erfindungsgemäßen Scan optimal ist. Eine noch bessere Nutzung der jeweiligen Sensorfläche kann erreicht werden, wenn die Sensorfläche des jeweiligen Detektors die Form eines Parallelogramms aufweist, dessen Innenwinkel an die Steigung des helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts angepasst ist, auf dem die zugehörige Strahlquelle aktiv ist. It is particularly advantageous if the first scan is recorded when a perpendicular bisector of a first sensor surface of the first detector is aligned parallel to the first helix segment-shaped trajectory section. Alternatively or additionally, the second scan can be recorded if a perpendicular bisector of the second sensor area of the second detector is aligned parallel to the second helix-segment-shaped trajectory section. As a result, the sensor surfaces are aligned so that their use for the scan according to the invention is optimal. An even better use of the respective sensor surface can be achieved if the sensor surface of the respective detector has the shape of a parallelogram whose internal angle is matched to the pitch of the helix-segment-shaped trajectory section on which the associated beam source is active.

Unabhängig davon kann die Tomographieanlage dazu vorbereitet sein, den ersten Scan durchzuführen, wenn ein Mittelpunkt einer Sensorfläche des ersten Detektors gegenüber einem Zentralstrahl eines Strahlenbündels der ersten Strahlquelle um eine halbe Detektorbreite in Rotationsrichtung oder um eine halbe Detektorbreite entgegensetzt zur Rotationsrichtung verschoben ist. Alternativ kann die Tomographieanlage dazu vorbereitet sein, den ersten Scan durchzuführen, wenn ein Mittelpunkt einer Sensorfläche des ersten Detektors gegenüber einem Zentralstrahl eines Strahlenbündels der ersten Strahlquelle um eine halbe Detektorbreite in einer Richtung des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts verschoben ist. Jede dieser Maßnahmen ist geeignet, einen Durchmesser eines auswertbaren Aufnahmebereichs in Rotationsrichtung zu vergrößern. Regardless, the tomography system may be prepared to perform the first scan when a center of a sensor surface of the first detector is shifted from the central beam of a beam of the first beam source by half a detector width in the direction of rotation or half a detector width opposite to the direction of rotation. Alternatively, the tomography system may be prepared to perform the first scan when a center of a sensor area of the first detector is shifted from a central beam of a beam of the first beam source by a half detector width in a direction of the first helix segmental trajectory section. Each of these measures is suitable to increase a diameter of an evaluable recording area in the direction of rotation.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Ausdehnung des Sichtfeldes in Rotationsrichtung auch mittels eines Verringerns des Quelle-zu-Sensor-Abstands SID (source to image distance) erreicht werden. Alternatively or additionally, an extension of the field of view in the direction of rotation can also be achieved by means of a reduction of the source-to-sensor distance SID (source to image distance).

Je nach verwendeter Tomographieanlage kann es zweckmäßig sein, wenn eine minimale Rotationswinkelposition des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts gegenüber einer minimalen Rotationswinkelposition des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts in Orbitalachrichtung beabstandet ist. Diese Maßnahme kann einen Beitrag dazu darstellen, dass eine Vorrichtung, die für den ersten Scan erforderlich ist, keine Vorrichtung stört (räumlich behindert), die für den zweiten Scan erforderlich ist, und/oder dass eine Vorrichtung, die für den zweiten Scan erforderlich ist, keine Vorrichtung stört, die für den ersten Scan erforderlich ist. Dies kann insbesondere dann relevant sein, wenn die beiden Scans (beispielsweise mittels je eines C-Arms) in einer Biplan-Tomographieanlage synchron durchgeführt werden. Depending on the tomography system used, it may be expedient for a minimum rotational angular position of the second helix-segment-shaped trajectory section to be spaced apart from a minimum rotational angular position of the first helix-segment-shaped trajectory section in orbital alignment. This measure may contribute to a device required for the first scan not disturbing (physically obstructing) the device required for the second scan and / or requiring a device necessary for the second scan , none Disturb device that is required for the first scan. This may be particularly relevant if the two scans are performed synchronously (for example by means of one C-arm each) in a biplane tomography system.

Besonders bevorzugt ist, wenn die Tomographieanlage für den ersten Scan eine erste Strahlquelle und einen ersten Detektor aufweist, der der ersten Strahlquelle zugeordnet ist, und für den zweiten Scan eine zweite Strahlquelle und einen zweiten Detektor aufweist, der der zweiten Strahlquelle zugeordnet ist. Typischerweise bleibt ein Abstand der ersten Strahlquelle zu dem ersten Detektor konstant, während der erste Detektor entlang der helixsegmentförmigen ersten Bahnkurve um die Orbitalachse geführt wird. Dies gilt auch für einen Abstand zwischen der zweiten Strahlquelle und dem zweiten Detektor. It is particularly preferred for the tomography system for the first scan to have a first beam source and a first detector associated with the first beam source, and for the second scan a second beam source and a second detector associated with the second beam source. Typically, a distance of the first beam source to the first detector remains constant, while the first detector is guided along the helix-segment-shaped first trajectory around the orbital axis. This also applies to a distance between the second beam source and the second detector.

Wenn die Tomographieanlage eine Monoplan-Tomographieanlage ist, wird der zweite Scan mit demselben Detektor wie der erste Scan ausgeführt und zwar zeitlich vor oder nach dem ersten Scan. If the tomography system is a monoplane tomography system, the second scan is performed with the same detector as the first scan, before or after the first scan.

Die erste Strahlquelle und der erste Detektor können an einem gemeinsamen beweglichen Träger, beispielsweise einem selben ersten C-Bogen oder an unterschiedlichen beweglichen Trägern, beispielsweise an je einem Roboterarm befestigt sein. Entsprechendes gilt auch für die zweite Strahlquelle und den zweiten Detektor. Sogar beide Strahlquelle-Detektor-Paare können an einem gemeinsamen beweglichen Träger, beispielsweise einem selben C-Bogen, befestigt sein. Optional kann an dem ersten Detektor ein Bildverstärker angeschlossen sein. Dies gilt auch für die zweite Strahlquelle und den zweiten Detektor. Eine davon unabhängige Option sieht vor, dass der erste Detektor einen Bildverstärker umfasst und/oder der zweite Detektor einen Bildverstärker umfasst. Die erfindungsgemäßen Konzepte sind auch auf eine Tomographieanlage mit mehr als zwei Strahlquellen, beispielsweise auf eine Triplan- oder Quattroplan-Tomographieanlage, übertragbar. The first beam source and the first detector may be attached to a common movable carrier, for example a same first C-arm or to different movable carriers, for example to a respective robotic arm. The same applies to the second beam source and the second detector. Even both beam source-detector pairs may be attached to a common movable carrier, for example a same C-arm. Optionally, an image intensifier can be connected to the first detector. This also applies to the second beam source and the second detector. An independent option provides that the first detector comprises an image intensifier and / or the second detector comprises an image intensifier. The concepts according to the invention can also be applied to a tomography system with more than two beam sources, for example to a triplan or quattroplan tomography system.

Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

1 schematisch eine erfindungsgemäße Biplan-Tomographieanlage, 1 schematically a biplane tomography system according to the invention,

2 schematisch einen Scan einer ersten Ausführungsform einer Biplan-Tomographieanlage, 2 1 schematically shows a scan of a first embodiment of a biplane tomography system,

3 schematisch in Bezug auf ein vollständig rekonstruierbares Volumen wahlweise eine Anordnung von zwei Strahlquelle-Detektor-Paaren oder zwei Stellungen eines selben Strahlquelle-Detektor-Paars zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, 3 schematically with respect to a fully reconstructible volume, optionally an arrangement of two beam source-detector pairs or two positions of a same beam source-detector pair at two different times,

4 schematisch einen Datenfluss einer erfindungsgemäßen Tomographieanlage, 4 schematically a data flow of a tomography system according to the invention,

5 schematisch einen Scan einer zweiten Ausführungsform einer Biplan-Tomographieanlage, 5 schematically a scan of a second embodiment of a biplane tomography system,

6 schematisch einen Scan einer dritten Ausführungsform einer Biplan-Tomographieanlage, 6 schematically a scan of a third embodiment of a biplane tomography system,

7 schematisch einen Scan einer vierten Ausführungsform einer Biplan-Tomographieanlage, und 7 schematically a scan of a fourth embodiment of a Biplan-Tomographieanlage, and

8 schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben einer Tomographieanlage. 8th schematically a flow of a method for operating a tomography system.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

Die in 1 gezeigte Biplan-Tomographieanlage R weist einen ersten C1 und einen zweiten C2 C-Bogen sowie eine Patientenauflage PA auf. An dem ersten C-Bogen C1 ist eine erste Strahlquelle Q1 und ein erster Detektor RD1 befestigt. An dem zweiten C-Bogen C2 ist eine zweite Strahlquelle Q2 und ein zweiter Detektor RD2 befestigt. Zum Durchführen eines übergreifenden Scans an einem zu untersuchenden Objekt ZO führt der erste C-Bogen C1 eine orbitale Rotation RO um eine Orbitalachse OA durch, während der zweite C-Bogen C2 synchron ebenfalls eine orbitale Rotation RO um dieselbe Orbitalachse OA ausführt. Gleichzeitig wird die Patientenauflage PA entlang der Orbitalachse OA verfahren. Dies geschieht typischerweise mit einer konstanten Geschwindigkeit in Orbitalachsenrichtung z. Bei der orbitalen Rotation RO des ersten C-Arms C1 bleibt die (gedachte) Ebene, in der sich der erste C-Arm C1 befindet, üblicherweise unverändert. Entsprechendes gilt auch für den zweiten C-Arm C2. Grundsätzlich ist es aber auch vorstellbar, dass alternativ oder zusätzlich während des Scans beide C-Arme entlang der Orbitalachse OA verfahren werden. Wenn die Tomographieanlage R eine Monoplan-Tomographieanlage ist, also nur ein C-Arm C1 vorhanden ist, wird der zweite Scan mit demselben Detektor RD1 wie der erste Scan ausgeführt und zwar zeitlich vor oder nach dem ersten Scan. Im Übrigen sind dieselben Konzepte und Überlegungen anwendbar wie sie für eine Biplan-Tomographieanlage bekannt und/oder beschrieben sind. In the 1 Biplan tomography system R shown has a first C1 and a second C2 C-arm and a patient support PA. A first beam source Q1 and a first detector RD1 are attached to the first C-arm C1. A second beam source Q2 and a second detector RD2 are attached to the second C-arm C2. To perform a cross-scan on an object ZO to be examined, the first C-arm C1 performs an orbital rotation RO about an orbital axis OA, while the second C-arm C2 also synchronously performs an orbital rotation RO about the same orbital axis OA. At the same time, the patient rest PA is moved along the orbital axis OA. This is typically done at a constant velocity in orbital axis direction z. In the orbital rotation RO of the first C-arm C1, the (imaginary) plane in which the first C-arm C1 is located usually remains unchanged. The same applies to the second C-arm C2. In principle, however, it is also conceivable that, alternatively or additionally, both C-arms are moved along the orbital axis OA during the scan. If the tomography system R is a monoplane tomography system, ie only a C-arm C1 is present, the second scan is performed with the same detector RD1 as the first scan, namely before or after the first scan. Incidentally, the same concepts and considerations are applicable as are known and / or described for a biplane tomography system.

Die 2 zeigt eine erste Rotationswinkelspanne RSC1, in der der erste Detektor RD1 positionierbar ist, und eine zweite Rotationswinkelspanne RSC2, in der der zweite Detektor RD2 positionierbar ist. Der erste Detektor RD1 führt eine Zickzackbewegung über die gesamte erste Rotationswinkelspanne RSC1 von 180° durch. Jedes Mal, wenn der erste Detektor RD1 das eine oder andere Ende der ersten Rotationswinkelspanne RSC1 erreicht, wechselt er zusammen mit der Strahlquelle Q1, die ihm zugeordnet ist, die Rotationsrichtung RR1, RR2. In Bezug auf das zu untersuchende Objekt ZO durchläuft der erste Detektor RD1 dabei helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitte BA1 mit abwechselnder Rotationsrichtung RR1, RR2. Entsprechendes gilt für den zweiten Detektor RD2. Jedes Mal, wenn der zweite Detektor RD2 das eine oder andere Ende der zweiten Rotationswinkelspanne RSC2 erreicht, wechselt er zusammen mit der Strahlquelle Q2, die ihm zugeordnet ist, die Rotationsrichtung RR1, RR2. In Bezug auf das zu untersuchende Objekt ZO durchläuft dabei also auch der zweite Detektor RD2 helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitte BA2 mit abwechselnder Rotationsrichtung RR1, RR2. The 2 shows a first rotation angle span RS C1 in which the first detector RD1 is positionable, and a second rotation angle span RS C2 in which the second detector RD2 is positionable. The first detector RD1 performs a zigzag movement over the entire first rotation angle span RS C1 of 180 °. Each time the first detector RD1 ends one or the other of the first Rotation angle span reaches RS C1 , he changes, together with the beam source Q1, which is associated with him, the rotation direction RR1, RR2. In relation to the object ZO to be examined, the first detector RD1 thereby passes through helix-segment-shaped trajectory sections BA1 with alternating rotational directions RR1, RR2. The same applies to the second detector RD2. Each time the second detector RD2 reaches one or the other end of the second rotation angle span RS C2 , it alternates the rotation direction RR1, RR2 with the beam source Q2 associated with it. In relation to the object ZO to be examined, the second detector RD2 thus also passes through helix-segment-shaped trajectory sections BA2 with alternating rotational direction RR1, RR2.

Durch eine periodische Aneinanderreihung der helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten sind Scans beliebiger Länge möglich. Hierbei führt jedes der beiden Strahlquelle-Detektor-Paare Q1/RD1, Q2/RD2 jeweils eine Zickzackbewegung über eine Rotationswinkelspanne RSC1 beziehungsweise RSC2 aus. Der Beginn der Periode T der Hin- und Rückbewegung des zweiten Strahlquelle-Detektor-Paars Q2/RD2 kann mit dem Beginn der Periode der Hin- und Rückbewegung des ersten Strahlquelle-Detektor-Paars Q1/RD1 übereinstimmen oder (wie am Beispiel der 6 gezeigt) gegenüber dem Beginn der Periode der Hin- und Rückbewegung des ersten Strahlquelle-Detektor-Paars Q1/RD1 zeitlich um einen Bruchteil (beispielsweise um eine Hälfte) der Periode T versetzt sein. Dies gilt für alle hier beschriebenen Ausführungsformen. By periodically juxtaposing the helical segment-shaped trajectory sections, scans of any length are possible. In this case, each of the two beam source-detector pairs Q1 / RD1, Q2 / RD2 each performs a zigzag movement over a rotation angle span RSC1 or RSC2. The beginning of the period T of the back and forth movement of the second beam source-detector pair Q2 / RD2 may coincide with the beginning of the period of the back and forth movement of the first beam source-detector pair Q1 / RD1 or (as in the example of FIGS 6 shown) with respect to the beginning of the period of the back and forth movement of the first beam source-detector pair Q1 / RD1 be offset in time by a fraction (for example, by one half) of the period T. This applies to all embodiments described here.

In der Ausführungsform der 2 erzeugt die erste Strahlquelle Q1 in der ersten Rotationsrichtung RR1 ein erstes Strahlungsspektrum und in der zweiten Rotationsrichtung RR2 ein zweites Strahlungsspektrum. Die zweite Strahlquelle Q2 erzeugt das erste Strahlungsspektrum in der zweiten Rotationsrichtung RR2 und in der ersten Rotationsrichtung RR1 das zweite Strahlungsspektrum. In dieser Figur sind Scan-Abschnitte, in denen das erste Strahlungsspektrum verwendet wird, mit durchgezogenen Linien umrahmt und Scan-Abschnitte, in denen das zweite Strahlungsspektrum verwendet wird, mit gestrichelten Linien umrahmt. Dies gilt auch für die folgenden Figuren. Die 2 veranschaulicht, dass über den gesamten Bereich, der in Orbitalachsenrichtung z abgescannt wird, über 360° jeder Winkel mit der vorgesehenen Winkelauflösung (von beispielsweise 1°) abgescannt wird. Dies gilt sowohl für das erste als auch für das zweite Strahlungsspektrum. In the embodiment of the 2 For example, the first beam source Q1 generates a first radiation spectrum in the first rotation direction RR1 and a second radiation spectrum in the second rotation direction RR2. The second beam source Q2 generates the first radiation spectrum in the second rotation direction RR2 and the second radiation spectrum in the first rotation direction RR1. In this figure, scan sections in which the first radiation spectrum is used are framed by solid lines and scan sections in which the second radiation spectrum is used are framed by dashed lines. This also applies to the following figures. The 2 illustrates that over the entire range scanned in orbital axis direction z, over 360 ° each angle is scanned at the intended angular resolution (of, for example, 1 °). This applies to both the first and the second radiation spectrum.

Alternativ ist auch eine in den 2 bis 7 nicht explizit dargestellte Konstellation möglich, in der die zweite Strahlquelle Q2 das erste und zweite Strahlungsspektrum jeweils in derselben Rotationsrichtung RR1, RR2 erzeugt, wie die erste Strahlquelle Q1, also das erste Strahlungsspektrum in der ersten Rotationsrichtung RR1 und das zweite Strahlungsspektrum in der zweiten Rotationsrichtung RR2. Auch dadurch wird für jedes der beiden Strahlungsspektra über 360° jeder Winkel mit der vorgesehenen Winkelauflösung (von beispielsweise 1°) abgescannt. Dies gilt für den gesamten Bereich, der in Orbitalachsenrichtung z abgescannt wird. Alternatively, one in the 2 to 7 not explicitly shown constellation possible in which the second beam source Q2 generates the first and second radiation spectrum respectively in the same rotation direction RR1, RR2, as the first beam source Q1, so the first radiation spectrum in the first rotation direction RR1 and the second radiation spectrum in the second rotation direction RR2 , This also scans each angle with the intended angular resolution (of, for example, 1 °) for each of the two radiation spectra over 360 °. This applies to the entire area scanned in orbital axis direction z.

Die 3 zeigt die Grenzen eines vollständig rekonstruierbaren Volumens RV und eine Anordnung von zwei Strahlquelle-Detektor-Paaren Q1/RD1, Q2/RD2 einer Biplan-Tomographieanlage R und ihren pyramidenförmigen Strahlkegeln SK1, SK2. Wahlweise kann die Anordnung auch als Stellungen eines einzelnen Strahlquelle-Detektor-Paars Q1/RD1 zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten angesehen werden. Der erste Strahlkegel SK1 schneidet die Mantelfläche MF des vollständig rekonstruierbaren Volumens RV sowohl eintritts- als auch austrittsseitig. The 3 Figure 3 shows the boundaries of a fully reconstructible volume RV and an array of two beam source-detector pairs Q1 / RD1, Q2 / RD2 of a biplane tomography system R and their pyramidal beam cones SK1, SK2. Optionally, the arrangement may also be considered as positions of a single beam source-detector pair Q1 / RD1 at two different times. The first beam cone SK1 intersects the lateral surface MF of the completely reconstructable volume RV both on the inlet side and on the outlet side.

Wie die Nebenfigur veranschaulicht, folgt aus dem Stufenwinkelsatz und dem Mittelpunktswinkelsatz, dass die Austrittsfläche AF in Rotationsrichtung RR1 dreimal so breit ist, wie die Eintrittsfläche EF. Die Verlängerung der Austrittsfläche AF in Orbitalachsenrichtung OAR berechnet sich zu 4·ZR·sin(SW/2), wobei ZR den Zylinderradius des vollständig rekonstruierbaren Volumens RV bezeichnet. In dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt das Isozentrum auf einer Isoachse IA, die mit der Orbitalachse der Tomographieanlage R und mit der Symmetrieachse des zylinderförmigen, vollständig rekonstruierbaren Volumens RV übereinstimmt. Abhängig von der konkret gewählten Ausführungsform ist beim Entwurf eines Scan-Schemas der Unterschied der Abmessungen von Eintrittsfläche EF und Austrittsfläche AF zu berücksichtigen. Um ein Teilumlaufartefakt zu vermeiden, muss mit der vorgesehenen Winkelauflösung (von beispielsweise 1°) über einen Rotationswinkelbereich von mindestens 180° jeder Ort der Mantelfläche MF von dem Strahlenkegel SK1, SK2 mindestens eines der beiden Strahlquelle-Detektor-Paare Q1, Q2 in mindestens einer Stellung des Strahlquelle-Detektor-Paars Q1/RD1, Q2/RD2 durchstrahlt werden. Der Rotationswinkelbereich kann auch nicht zusammenhängend sein, wobei diametral gegenüberliegende Rotationswinkellagen nicht doppelt, sondern nur einfach zu zählen sind. As the minor figure illustrates, it follows from the step angle set and the center angle set that the exit area AF in the direction of rotation RR1 is three times as wide as the entrance area EF. The extension of the exit surface AF in the orbital axis direction OAR is calculated as 4 · ZR · sin (SW / 2), where ZR denotes the cylinder radius of the fully reconstructable volume RV. In the in the 3 In the embodiment shown, the isocenter lies on an iso-axis IA, which coincides with the orbital axis of the tomography system R and with the axis of symmetry of the cylindrical, completely reconstructable volume RV. Depending on the specific embodiment selected, when designing a scan scheme, the difference in the dimensions of the entrance surface EF and the exit surface AF must be taken into account. In order to avoid a partial circulation artifact, with the intended angular resolution (of, for example, 1 °) over a rotation angle range of at least 180 °, each location of the lateral surface MF of the beam cone SK1, SK2 of at least one of the two beam source detector pairs Q1, Q2 must be at least one Position of the beam source-detector pair Q1 / RD1, Q2 / RD2 are irradiated. The rotation angle range can also not be contiguous, with diametrically opposed rotation angle layers are not double, but only easy to count.

Die 4 zeigt einen Fusionierer FU zum Erzeugen eines fusionierten Datensatzes DS12 aus dem ersten DS1 und zweiten DS2 Datensatz und einen Rekonstruktor RE zum Erzeugen eines drei- oder vierdimensionalen Volumenbilds VB. Im einfachsten Fall dient der Fusionierer FU einer rein aggregativen Vereinigung des ersten DS1 und des zweiten DS2 Datensatzes (beispielsweise mittels einer Union-Abfrage). Der Rekonstruktor RE erzeugt das drei- oder vierdimensionale Volumenbild VB aus dem fusionierten Datensatz DS12 mittels eines bekannten Rekonstruktionsverfahrens (beispielsweise mittels eines gefilterten Rückprojektionsverfahrens nach Feldkamp, Davis, Kress). The 4 shows a fuser FU for generating a fused data set DS12 from the first DS1 and second DS2 data set and a reconstructor RE for generating a three- or four-dimensional volume image VB. In the simplest case, the fusioner FU serves a purely aggregative union of the first DS1 and the second DS2 data record (for example by means of a Union query). The reconstructor RE generates this three- or four-dimensional volume image VB from the fused data set DS12 by means of a known reconstruction method (for example by means of a filtered back projection method according to Feldkamp, Davis, Kress).

Auch in der Ausführungsform der 5 führen beide Strahlquelle-Detektor-Paare synchron Zickzackbewegungen über eine Rotationswinkelspanne von je 180° durch. Allerdings ist die erste Strahlquelle Q1 hier nur in einer ersten Rotationsrichtung RR1 aktiv und die zweite Strahlquelle Q2 nur in einer zweiten Rotationsrichtung RR2 aktiv, die der ersten Rotationsrichtung RR1 entgegengesetzt ist. Also in the embodiment of the 5 Both of the beam source-detector pairs synchronously perform zigzag movements over a rotation angle span of 180 ° each. However, the first beam source Q1 is active here only in a first rotational direction RR1 and the second beam source Q2 is active only in a second rotational direction RR2, which is opposite to the first rotational direction RR1.

Eine in den Figuren nicht dargestellte Ausführungsform sieht vor, dass beide Strahlquelle-Detektor-Paare synchron Zickzackbewegungen über eine Rotationswinkelspanne von je 180° durchführen, wobei beide Strahlquellen Q1, Q2 in einer selben Rotationsrichtung RR1 oder RR2 aktiv sind. An embodiment not shown in the figures provides that both beam source detector pairs synchronously perform zigzag movements over a rotation angle span of 180 °, wherein both beam sources Q1, Q2 are active in a same direction of rotation RR1 or RR2.

Die 5 zeigt, dass über den gesamten Bereich, der in Orbitalachsenrichtung z abgescannt wird, über 360° jeder Winkel mit der vorgesehenen Winkelauflösung (von beispielsweise 1°) abgescannt wird. Hierbei wird typischerweise immer dasselbe Strahlungsspektrum verwendet. The 5 shows that over the entire range, which is scanned in orbital axis direction z, over 360 ° every angle is scanned with the provided angular resolution (of for example 1 °). In this case, typically the same radiation spectrum is always used.

Hierbei kann der jeweilige Detektor immer in einer Position verharren, in der eine kleine MSk oder eine große MSg Mittelsenkrechte der (rechteckigen) Sensorfläche SF1, SF2 des jeweiligen Detektors mit (der Steigung) der helixsegmentförmigen Bahnkurveabschnitte BA1 während solcher Zeitspannen fluchtet, in denen die ihm zugeordnete Strahlquelle Q1, Q2 aktiv ist (also entlang der "vorlaufenden" Bahnkurvenabschnitte). Dies gilt auch für die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen. Durch die Fluchtung einer Mittelsenkrechte MSk, MSg der Sensorfläche SF1, SF2 mit (der Steigung) der helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitte BA1 kann eine unnötige Überlappung benachbarter Scan-Abschnitte vermieden und somit eine Dosiseffizienz verbessert und Akquisitionsgeschwindigkeit optimiert werden. Wenn die Strahlquellen Q1, Q2 inaktiv sind (also entlang der "rücklaufenden" Bahnkurvenabschnitte) wird der jeweilige Detektor RD1, RD2 zur Datenerfassung nicht benötigt, kann also so um den Zentralstrahl ZS verdreht bleiben, wie es für die nachfolgende Datenerfassung entlang der "vorlaufenden" Bahnkurvenabschnitte zweckmäßig ist. In this case, the respective detector can always remain in a position in which a small MSk or a large MSg perpendicular bisector of the (rectangular) sensor surface SF1, SF2 of the respective detector with (the slope) of the helix segment-shaped trajectory sections BA1 during such periods is aligned, in which him associated beam source Q1, Q2 is active (ie along the "leading" trajectory sections). This also applies to the embodiments described below. The alignment of a mid-perpendicular MSk, MSg of the sensor surface SF1, SF2 with (the slope) of the helix-segment-shaped trajectory sections BA1 avoids unnecessary overlapping of neighboring scan sections and thus improves dose efficiency and optimizes acquisition speed. If the beam sources Q1, Q2 are inactive (ie along the "returning" trajectory sections) the respective detector RD1, RD2 for data acquisition is not needed, so it can remain rotated around the central beam ZS, as it is for the subsequent data acquisition along the "leading" Trajectory sections is appropriate.

In der Ausführungsform der 6 führen die beiden Strahlquelle-Detektor-Paare synchron Zickzackbewegungen über eine Rotationswinkelspanne RSC1, RSC2 von jeweils 180° durch. Hier sind beide Strahlquellen Q1, Q2 in einer ersten Rotationsrichtung RR1 aktiv, während beide Strahlquellen Q1, Q2 in einer zweiten Rotationsrichtung RR2, die der ersten Rotationsrichtung RR1 entgegengesetzt ist, nicht aktiv sind. Die Figur zeigt, dass über den gesamten Bereich, der in Orbitalachsenrichtung z abgescannt wird, über 360° jeder Winkel mit der vorgesehenen Winkelauflösung (von beispielsweise 1°) abgescannt wird. Hierbei wird typischerweise immer dasselbe Strahlungsspektrum verwendet. Für die Ausführungsform der 6 ist der Versatz des Beginns der Periode T der Hin- und Rückbewegung des zweiten Strahlquelle-Detektor-Paars Q2/RD2 gegenüber dem Beginn der Periode der Hin- und Rückbewegung des ersten Strahlquelle-Detektor-Paars Q1/RD1 optional. In the embodiment of the 6 The two beam source-detector pairs synchronously perform zigzag movements over a rotation angle span RS C1 , RS C2 of 180 °, respectively. Here, both beam sources Q1, Q2 are active in a first rotational direction RR1, while both beam sources Q1, Q2 are not active in a second rotational direction RR2, which is opposite to the first rotational direction RR1. The figure shows that over the entire range, which is scanned in orbital axis direction z, over 360 ° each angle is scanned with the intended angular resolution (of, for example, 1 °). In this case, typically the same radiation spectrum is always used. For the embodiment of 6 For example, the offset of the beginning of the period T of the back and forth movement of the second beam source-detector pair Q2 / RD2 from the beginning of the period of the back and forth movement of the first beam source-detector pair Q1 / RD1 is optional.

Die 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem fusionierten Helix-Short-Scan. Hierbei führt jeder der beiden Strahlquelle-Detektor-Paare Zickzackbewegungen über eine Rotationswinkelspanne von ein 1/2·(180° + SW) durch, wobei SW einen Strahlwinkel der Strahlquellen Q1, Q2 bezeichnet. Wenn bei einem Short Scan für alle Orte (Pixel, Voxel), die innerhalb einer konvexen Hülle der Trajektorie (Bahnkurve) liegen, Teilumlaufartefakte vermieden werden sollen, muss der gesamte Rotationswinkel der Zentralstrahlen ZS der beiden Strahlungsquelle Q1, Q2 für jeden dieser Orte mindestens 180° plus Strahlwinkel (in Rotationsebene, also senkrecht zur Orbitalachse) insgesamt betragen. Dieser Strahlwinkel kann auch als Fächerwinkel bezeichnet werden. Wenn der Strahlwinkel beispielsweise 20° beträgt, hat jede der beiden Rotationswinkelspannen RSC1, RSC2 eine Breite |RSC1|, |RSC2| von 100°. Beide Strahlquellen Q1, Q2 sind in einer ersten Rotationsrichtung RR1 aktiv jedoch in einer zweiten Rotationsrichtung RR2, die der ersten Rotationsrichtung RR1 entgegengesetzt ist, inaktiv. Für die Ausführungsform der 7 ist die gezeigte Verdrehung des Detektors RD1, RD2 um den Zentralstrahl ZS optional. The 7 shows an embodiment with a merged helix short scan. Here, each of the two beam source-detector pairs performs zigzag motions over a rotation angle span of 1/2 * (180 ° + SW), where SW denotes a beam angle of the beam sources Q1, Q2. In a short scan for all locations (pixels, voxels) located within a convex hull of the trajectory (trajectory), partial rotation artifacts should be avoided, the total rotation angle of the central rays ZS of the two radiation sources Q1, Q2 must be at least 180 for each of these locations ° plus beam angle (in plane of rotation, ie perpendicular to the orbital axis) total. This beam angle can also be referred to as a fan angle. For example, if the beam angle is 20 °, each of the two rotation angle ranges RS C1 , RS C2 has a width | RS C1 |, | RS C2 | of 100 °. However, both beam sources Q1, Q2 are active in a first rotation direction RR1 but active in a second rotation direction RR2, which is opposite to the first rotation direction RR1. For the embodiment of 7 the shown rotation of the detector RD1, RD2 around the central beam ZS is optional.

Die Figur zeigt, dass über den gesamten Bereich, der in Orbitalachsenrichtung z abgescannt wird, über 180° plus Strahlwinkel SW von beispielsweise 20° jeder Winkel mit der vorgesehenen Winkelauflösung (von beispielsweise 1°) abgescannt wird. Hierbei wird typischerweise immer dasselbe Strahlungsspektrum verwendet. The figure shows that over the entire range, which is scanned in orbital axis direction z, over 180 ° plus beam angle SW of, for example, 20 °, each angle is scanned at the intended angular resolution (of, for example, 1 °). In this case, typically the same radiation spectrum is always used.

In allen Ausführungsformen kann der Scan wahlweise mit einer Monoplan-Anlage oder mit einer Biplan-Anlage R durchgeführt werden. Wenn der der Scan mit einer Monoplan-Anlage durchgeführt wird, ist es besonders effizient, wenn die helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitte BA1 der ersten Rotationswinkelspanne RSC1 in einem ersten Arbeitsgang abgescannt werden und die helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitte BA2 der zweiten Rotationswinkelspanne RSC2 in einem zweiten Arbeitsgang abgescannt werden (beispielsweise während eines Zurückfahrens der Patientenauflage PA). In all embodiments, the scan can optionally be performed with a monoplane system or with a biplane R device. When the scan is performed with a monoplane system, it is particularly efficient if the helix-segment-shaped path curve sections BA1 of the first rotation angle span RS C1 are scanned in a first operation and the helix-segment-shaped path curve sections BA2 of the second rotation angle span RS C2 are scanned in a second operation ( for example, during a retraction of the patient support PA).

Das in 8 dargestellte Verfahren 100 zum Betreiben einer Tomographieanlage R umfasst folgende Handlungen. Es wird ein erster Scan entlang eines ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts BA1 und ein zweiter Scan entlang eines zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts BA2 durchgeführt. Beim ersten Scan wird ein erster Datensatz DS1 und beim zweiten Scan ein zweiter Datensatz DS2 gewonnen, wobei jeweils für sich alleine genommen sowohl der erste DS1 als auch der zweite DS2 Datensatz für eine Rekonstruktion eines Volumenbildes VB ohne Teilumlaufartefakt zu unvollständig ist. Aus den beiden Datensätzen DS1, DS2 wird ein fusionierter Datensatz DS12 gewonnen, der für eine Rekonstruktion eines drei- oder vierdimensionalen Volumenbilds VB ohne Teilumlaufartefakt ausreichend vollständig ist. This in 8th illustrated method 100 for operating a tomography system R comprises the following actions. A first scan along a first helix-segment-shaped trajectory section BA1 and a second scan along a second helix-segment-shaped trajectory section BA2 are performed. During the first scan, a first data set DS1 and a second data set DS2 are obtained during the second scan, with each of the first DS1 and the second DS2 data set being too incomplete for a reconstruction of a volume image VB without a partial circulation artifact. From the two data sets DS1, DS2 a fused data set DS12 is obtained, which is sufficiently complete for a reconstruction of a three- or four-dimensional volume image VB without partial circulation artifact.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine neue Trajektorie vorgeschlagen, die eine Helix-Akquisition mittels eines Biplan-Systems R ermöglicht. Durch eine Aneinanderreihung von helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten (zu der die 2 und 5 bis 7 Ausführungsbeispiele veranschaulichen) werden Scans beliebiger Länge möglich. Diese Akquisition kann mit einer oder mehreren Verschiebungen des oder der Detektoren RD1, RD2 kombiniert werden, sodass ein Durchmesser des rekonstruierbaren Bereichs bis auf das Doppelte verdoppelt wird. Damit können mittels einer Monoplan- oder Biplan-C-Bogen-Tomographieanlage R Volumenbilder VB von beliebig langen Volumina in konstruktiv vorteilhafter Weise erzeugt werden. With the present invention, a new trajectory is proposed which enables a helical acquisition by means of a biplane system R. By a juxtaposition of helixsegmentförmigen trajectory sections (to which the 2 and 5 to 7 Illustrate embodiments) scans of any length are possible. This acquisition may be combined with one or more displacements of the detector or detectors RD1, RD2 such that a diameter of the reconstructible region is doubled to twice that. In this way, volume images VB of arbitrarily long volumes can be generated in a structurally advantageous manner by means of a monoplan or biplane C-arm tomography system R.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 sieht vor, dass beide Ebenen einer Biplan-Tomographieanlage R synchron rotiert werden, um zusammengenommen eine kontinuierliche Helix-Akquisition zu erreichen. Dabei drehen die beiden Ebenen immer wieder synchron vorwärts und rückwärts. Dadurch scannt jede einzelne Ebene eine reversierende Helix (Reverse Helix) ab, deren Rotationswinkelspanne RSC1, RSC2 begrenzt ist. Damit entsteht ein Doppel-Scan, der zwei Helices Ha, Hb mit zueinander entgegengesetzter Wicklungsrichtung (zueinander entgegengesetztem Drehsinn) umfasst. Mit den Daten, die mittels des Doppel-Scans akquiriert werden, ist eine schnelle und dosiseffiziente Akquisition und Erzeugung eines Volumenbilds VB mittels bekannter Rekonstruktionsalgorithmen möglich. A preferred embodiment of the method according to the invention 100 provides that both planes of a biplane tomography unit R are rotated synchronously to collectively achieve a continuous helix acquisition. The two levels rotate synchronously forward and backward again and again. As a result, each individual plane scans a reversing helix whose rotation angle span RS C1 , RS C2 is limited. This results in a double scan, which includes two helices Ha, Hb with mutually opposite winding direction (mutually opposite direction of rotation). With the data acquired by means of the double scan, fast and dose-efficient acquisition and generation of a volume image VB is possible by means of known reconstruction algorithms.

Auch Dual-Energy-Scans lassen sich damit realisieren, indem für beide Ebenen unterschiedliche Anodenspannungen eingestellt werden und an den Wendepunkten der jeweiligen Trajektorie die Anodenspannungen der Strahlquellen Q1, Q2 (zumindest wertemäßig) zwischen den Ebenen vertauscht werden. Dadurch entstehen zwei vollständige Helices H1, H2 für je eine Anodenspannung. Für das wertemäßige Vertauschen der Anodenspannungen bestehen grundsätzlich folgende Alternativen: Ändern der Spannung einer Spannungsquelle, die der jeweiligen Strahlquelle Q1, Q2 (fest) zugeordnet ist; Vertauschen der Zuordnung der beiden Spannungsquellen zu den beiden Strahlquellen Q1, Q2 mittels eines Kreuzschalters; Vertauschen der Zuordnung der beiden Strahlquellen (C-Bögen) zu den beiden Ebenen. It is also possible to realize dual-energy scans by setting different anode voltages for both planes and at the inflection points of the respective trajectory reversing the anode voltages of the beam sources Q1, Q2 (at least in terms of value) between the planes. This results in two complete helices H1, H2 for each one anode voltage. For the value-wise interchanging of the anode voltages, the following alternatives exist in principle: changing the voltage of a voltage source which is assigned to the respective beam source Q1, Q2 (fixed); Exchanging the assignment of the two voltage sources to the two beam sources Q1, Q2 by means of a cross-switch; Swapping the assignment of the two beam sources (C-arms) to the two levels.

Um eine Selbstkollision zu vermeiden, können die beiden Ebenen in Rotationsrichtung RR1, RR2 und/oder entlang der Orbitalachsenrichtung z versetzt angeordnet sein. Alternativ kann die Trajektorie auch auf Monoplan-Systemen realisiert werden, indem die beiden Teil-Trajektorien nacheinander aufgenommen werden. In order to avoid self-collision, the two planes can be offset in the direction of rotation RR1, RR2 and / or along the orbital axis direction z. Alternatively, the trajectory can also be realized on monoplan systems by taking the two partial trajectories in succession.

In einigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Tomographieanlage R werden durch den doppelten Scan Teile des zu untersuchenden Objekts ZO mehrfach aufgenommen. Diese Redundanz kann dafür genutzt werden, um beispielsweise eines oder eine Kombination der folgenden Ziele zu erreichen: Verringerung von Rauschen, Kompensation von Bewegungen, Ermitteln von Dichteinformation durch Umschalten eines oder mehrerer Strahlungsparameter (beispielsweise zum Erzeugen eines vollständigen Dual-Source-Tomogramms), Vergrößern eines Abstands (Pitch) der Helixwindungen (beispielsweise von 22,5 cm auf 45 cm). Bei gleicher Strahlungsintensität ist mit der letztgenannten Maßnahme (unter sonst gleichen Bedingungen) ein schnellerer Vorschub möglich, wodurch eine Aufnahmezeit verringert und eine Dosiseffizienz verbessert werden kann. In some embodiments of the tomography system R according to the invention parts of the object ZO to be examined are recorded multiple times by the double scan. This redundancy may be used to achieve, for example, one or a combination of the following objectives: reducing noise, compensating for motion, determining density information by switching one or more radiation parameters (for example, to generate a complete dual source tomogram), zooming in a pitch of helical turns (for example, from 22.5 cm to 45 cm). With the same radiation intensity, a faster feed is possible with the latter measure (under otherwise identical conditions), whereby a recording time can be reduced and a dose efficiency can be improved.

Für alle Ausführungsformen gilt, dass der Vorschub wahlweise durch Bewegung des zu untersuchenden Objekts ZO (beispielsweise mittels der Patientenauflage PA) und/oder durch Bewegung der Strahlquelle-Detektor-Paare Q1/RD1, Q2/RD2 in Orbitalachsenrichtung OAR (bzw. in entgegengesetzter Richtung) bewirkt werden kann. For all embodiments applies that the feed either by movement of the object to be examined ZO (for example by means of the patient support PA) and / or by movement of the beam source detector pairs Q1 / RD1, Q2 / RD2 in Orbitalachsenrichtung OAR (or in the opposite direction ) can be effected.

Eine Überprüfung der Vollständigkeit der Trajektorien mittels Simulationen hat ergeben, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 ein Volumenbild VB erzeugbar ist, das entlang des gesamten Volumens und 5 cm vom Isozentrum entfernt eine Datenabdeckung von 100% aufweist und somit mit herkömmlichen Helixaufnahmen vergleichbar ist. Im Gegensatz zur herkömmlichen Helixaufnahme ist diese Datenabdeckung bis zu einem Abstand der Helixwindungen von 45 cm gegeben, wodurch eine kürzere Aufnahmedauer und somit geringere Dosis möglich ist. Bei einer herkömmlichen Helixaufnahme beträgt der Abstand der Helixwindungen 22,5 cm. A check of the completeness of the trajectories by means of simulations has shown that by means of the method according to the invention 100 a volume image VB can be generated, which has a data coverage of 100% along the entire volume and 5 cm from the isocenter and is thus comparable to conventional helix recordings. In contrast to conventional helix recording, this data coverage is given up to a distance of helix turns of 45 cm, which allows a shorter recording time and thus lower dose possible. In a conventional Helixaufnahme the distance of the Helixwindungen is 22.5 cm.

Hierbei wurde eine Detektorhöhe DL von 30 cm, ein Quelle-zu-Detektor-Abstand SID von 1200 mm und ein Quelle-zu-Objekt-Abstand SOD (source to object distance) von 600 mm unterstellt, wobei die Detektorhöhe DL die Breite der Sensorfläche SF1, SF2 in Richtung der Orbitalachse OA ist. Diese Richtung OA bezeichnet der Fachmann üblicherweise als v-Richtung (sofern sich der Detektor im Portrait-Modus oder im Landscape-Modus befindet, also nicht um die Strahlachse verdreht ist). Here, a detector height DL became 30 cm, a source-to-detector distance SID of 1200 mm and a source-to-object distance SOD of 600 mm, the detector height DL being the width of the sensor surface SF1, SF2 in the direction of the orbital axis OA. This direction OA is usually referred to by the person skilled in the art as the v direction (if the detector is in portrait mode or in landscape mode, ie is not rotated about the beam axis).

Aus dem Strahlensatz errechnet sich die Breite hISO eines Kegelstrahls auf der Isoachse IA, mit dem die Sensorfläche SF1, SF2 gerade noch über ihre gesamte Detektorhöhe DL erfasst, wie folgt: hISO = DL SOD/SID. The beam set is used to calculate the width h ISO of a cone beam on the iso-axis IA, with which the sensor surface SF1, SF2 detects just over its entire detector height DL, as follows: h ISO = DL SOD / SID.

Entsprechend folgt für die Breite wISO eines Kegelstrahls senkrecht zur Isoachse IA, der die Sensorfläche SF1, SF2 gerade noch über ihre gesamte Breite 2DH in Rotationsrichtung RR1, RR2 erfasst: wISO = 2DH·SOD/SID (wobei DH die halbe Breite der Sensorfläche in Rotationsriconsrichtung RR1, RR2 ist). Wenn es sich nicht um einen Short Scan handeln würde, werden mit einer Rotation um 360° alle Voxels auf der Isoachse IA zweimal erfasst. Daraus ergibt sich eine maximale Steigung der helixsegmentförmigen Bahnkurve BK1, BK2 von 2·hISO. Damit würde aber nur das halbe zu rekonstruierende Volumen abgetastet. Für eine vollständige Rekonstruierbarkeit muss der maximale Vorschub (die Steigung) der helixsegmentförmigen Bahnkurve BK1, BK2 um den Radius wISO/2 des Volumens wie folgt berichtigt werden: Phelix = 2·hISO – wISO/2 = (2DL – DH)SOD/SID. Correspondingly, for the width w ISO of a cone beam perpendicular to the iso-axis IA, which detects the sensor surface SF1, SF2 just over its entire width 2DH in the direction of rotation RR1, RR2: w ISO = 2DH * SOD / SID (where DH is half the width of the sensor surface in rotation direction RR1, RR2). If it were not a short scan, all voxels on iso-axis IA are captured twice with a 360 ° rotation. This results in a maximum pitch of the helix segment-shaped trajectory BK1, BK2 of 2 · h ISO. But this would only scanned half the volume to be reconstructed. For complete reconstructability, the maximum feed (slope) of the helical segmental trajectory BK1, BK2 must be corrected by the radius w ISO / 2 of the volume as follows: P helix = 2 · h ISO - w ISO / 2 = (2DL - DH) SOD / SID.

Für die in der Simulation verwendeten Parameter ergibt sich für den maximalen Helixvorschub bei SOD/SID = 0,5: Phelix ≈ 2·15cm – 20cm / 2 = 20cm. For the parameters used in the simulation, the maximum helical feed for SOD / SID = 0.5 is given by: P helix ≈ 2 · 15cm - 20cm / 2 = 20cm.

Mit den gewählten Abmessungen errechnet sich der maximale Vorschub Phelix zu 20 cm und nicht zu 22,5 cm, wie in der numerischen Simulation festgestellt wurde. Die Abweichung überrascht nicht, da obige Formel für Phelix eine Schätzung ist, die auf Vereinfachungen beruht. Für die vorgeschlagene Doppelhelix kann folgender Vorschub gewählt werden: Phelix = 2Phelix. With the chosen dimensions, the maximum feed P helix is calculated to be 20 cm and not 22.5 cm, as determined in the numerical simulation. The deviation is not surprising since the above formula for P helix is an estimate based on simplifications. The following feed can be selected for the proposed double helix: P helix = 2P helix .

Mit der vorliegenden Erfindungsmeldung kann erstmals ein drei- oder vierdimensionales Volumenbild von einem beliebig langen Volumen mittels eines C-Bogen-Angiographiesystems erzeugt werden. Die Akquisition erfolgt dabei auf zickzackförmigen Bahnkurven, die aus helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten (BA1 beziehungsweise BA2) zusammengesetzt sind, und die in Orbitalachsrichtung z beliebig lang sein können. So kann ein dreidimensionales Volumenbild VB (ohne Teilumlaufartefakt) von einem normalgroßen Erwachsenen in einem Arbeitsgang erzeugt werden. Mit bekannten C-Bogen-Systemen ist dies nicht möglich. Da die Akquisition zu mindestens einer nicht reversierenden vollständigen Helix Ha, Hb umsortiert werden kann, lassen sich alle Rekonstruktionsverfahren (insbesondere alle bekannten und/oder exakten Rekonstruktionsverfahren) anwenden, die für die Computer-Tomographie geeignet sind. Dies gilt insbesondere für Spiral-CT- und Helikal-CT-Verfahren. Außerdem kann wahlweise eine Aufnahmezeit verkürzt werden, eine Dosiseffizienz verbessert werden und/oder Dual-Energy-Verfahren angewendet werden. With the present disclosure of the invention, a three-dimensional or four-dimensional volume image of an arbitrarily long volume can be generated for the first time by means of a C-arm angiography system. The acquisition takes place on zigzag-shaped trajectories, which are composed of helix-segment-shaped trajectory sections (BA1 or BA2), and which can be of any length in the orbital axis direction z. Thus, a three-dimensional volume image VB (without partial circulation artifact) can be generated by a normal-sized adult in one operation. This is not possible with known C-arm systems. Since the acquisition can be resorted to at least one non-reversing full helix Ha, Hb, all reconstruction methods (in particular all known and / or exact reconstruction methods) which are suitable for computer tomography can be used. This is especially true for spiral CT and helical CT procedures. In addition, optionally a recording time can be shortened, a dose efficiency can be improved and / or dual-energy methods can be used.

Die Erfindung betrifft eine Tomographieanlage R, die zu Folgendem vorbereitet ist: Durchführen eines ersten Scans entlang eines ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts BA1 und eines zweiten Scans entlang eines zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts BA2. Beim ersten Scan wird ein erster Datensatz DS1 und beim zweiten Scan ein zweiter Datensatz DS2 gewonnen und aus den beiden Datensätzen DS1, DS2 ein fusionierter drei- oder vierdimensionaler Datensatz DS12 erzeugt, der für eine Rekonstruktion eines Volumenbilds VB ohne Teilumlaufartefakt ausreichend vollständig ist, während jeweils für sich alleine genommen sowohl der erste DS1 als auch der zweite DS2 Datensatz für eine Rekonstruktion eines Volumenbildes VB ohne Teilumlaufartefakt zu unvollständig ist. The invention relates to a tomography system R, which is prepared for the following: performing a first scan along a first helix-segment-shaped trajectory section BA1 and a second scan along a second helix-segment-shaped trajectory section BA2. In the first scan, a first data set DS1 and in the second scan a second data set DS2 is obtained and from the two data sets DS1, DS2 a fused three- or four-dimensional data set DS12 is generated, which is sufficiently complete for a reconstruction of a volume image VB without partial circulation artifact, while taken alone, both the first DS1 and the second DS2 data set for a reconstruction of a volume image VB without partial circulation artifact is too incomplete.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

AF AF
Austrittsfläche exit area
AP1 AP1
minimale Rotationswinkelposition des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts minimum rotational angular position of the first helix segment-shaped trajectory section
AP2 AP2
minimale Rotationswinkelposition des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts minimum rotational angular position of the second helical segmental trajectory section
BA1 BA1
erster helixsegmentförmiger Bahnkurvenabschnitt first helix segmental trajectory section
BA2 BA2
zweiter helixsegmentförmiger Bahnkurvenabschnitt second helix segmental trajectory section
C1 C1
erster C-Bogen first C-bow
C2 C2
zweiter C-Bogen second C-bow
DH DH
halbe Detektorbreite in Rotationsrichtung half detector width in the direction of rotation
DL DL
Detektorbreite in Orbitalachsenrichtung Detector width in orbital axis direction
DR DR
Detektorhöhe in Richtung der Rotationsachse Detector height in the direction of the axis of rotation
DS1 DS1
erster Datensatz first record
DS2 DS2
zweiter Datensatz second record
DS12 DS12
fusionierter drei- oder vierdimensionaler Datensatz fused three- or four-dimensional dataset
EF EF
Eintrittsfläche entry surface
Ha Ha
erste Helix first helix
Hb hb
zweite Helix second helix
IA IA
Isoachse Isoachse
MF MF
Mantelfläche lateral surface
MP1 MP1
Mittelpunkt des ersten Detektors Center of the first detector
MP2 MP2
Mittelpunkt des zweiten Detektors Center of the second detector
MSk MSk
Mittelsenkrechte einer kurzen Seite der SensorflächeMid-perpendicular of a short side of the sensor surface
MSg MSg
Mittelsenkrechte einer langen Seite der SensorflächePerpendicular to a long side of the sensor surface
MP2 MP2
Mittelpunkt des zweiten Detektors Center of the second detector
OA OA
Orbitalachse orbital axis
OAR OAR
Orbitalachsenrichtung Orbital axis direction
PA PA
Patientenauflage patient support
Q1 Q1
erste Strahlquelle first beam source
Q2 Q2
zweite Strahlquelle second beam source
R R
Tomographieanlage tomography system
RD1 RD1
erster Detektor first detector
RD2 RD2
zweiter Detektor second detector
RO RO
Rotation rotation
RR1 RR1
erste Rotationsrichtung first direction of rotation
RR2 RR2
zweite Rotationsrichtung second direction of rotation
RSC1 RS C1
erste Rotationswinkelspanne first rotation angle span
RSC2 RS C2
zweite Rotationswinkelspanne second rotation angle span
RV RV
vollständig rekonstruierbares Volumen completely reconstructable volume
RWD RWD
Rotationswinkeldifferenz Rotation angle difference
SB SB
Strahlenbündel ray beam
SF1 SF1
Sensorfläche des ersten Detektors Sensor surface of the first detector
SF2 SF2
Sensorfläche des zweiten Detektors Sensor surface of the second detector
SID SID
Abstand zwischen Strahlquelle und Sensorfläche Distance between the beam source and the sensor surface
SK1 SK1
Strahlkegel der ersten Strahlquelle Beam cone of the first beam source
SK2 SK2
Strahlkegel der zweiten Strahlquelle Beam cone of the second beam source
SOD SOD
Abstand zwischen Strahlquelle und Objekt Distance between the beam source and the object
SW SW
Strahlwinkel beam angle
T T
Periode period
u u
Detektorkoordinate in Rotationsrichtung Detector coordinate in the direction of rotation
v v
Detektorkoordinate in Orbitalachsenrichtung Detector coordinate in orbital axis direction
VB VB
Volumenbild volume image
z z
Orbitalachsenrichtung Orbital axis direction
ZR ZR
Zylinderradius cylinder radius
ZS ZS
Zentralstrahl des Strahlenbündels Central ray of the beam
100 100
Verfahren method
110 110
Durchführen eines ersten und eines zweiten Scans Perform a first and a second scan
120 120
Gewinnen eines ersten und eines zweiten Datensatzes Gaining a first and a second record
130 130
Erzeugen eines fusionierten drei- oder vierdimensionalen Datensatzes Create a fused three- or four-dimensional data set

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006040934 A1 [0005] DE 102006040934 A1 [0005]

Claims (10)

Tomographieanlage (R), die dazu vorbereitet ist, einen ersten Scan entlang eines ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) und einen zweiten Scan entlang eines zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA2) durchzuführen, wobei die Tomographieanlage (R) dazu vorbereitet ist, beim ersten Scan einen ersten Datensatz (DS1) und beim zweiten Scan einen zweiten Datensatz (DS2) zu gewinnen und aus den beiden Datensätzen (DS1, DS2) einen fusionierten Datensatz (DS12) zu erzeugen, der für eine Rekonstruktion eines drei- oder vierdimensionalen Volumenbilds (VB) ohne Teilumlaufartefakt ausreichend vollständig ist, wobei jeweils für sich alleine genommen sowohl der erste (DS1) als auch der zweite (DS2) Datensatz für eine Rekonstruktion eines Volumenbildes (VB) ohne Teilumlaufartefakt zu unvollständig ist.  Tomography system (R), which is prepared to perform a first scan along a first helix segment-shaped trajectory section (BA1) and a second scan along a second helix segment trajectory section (BA2), wherein the tomography system (R) is prepared for a first scan during the first scan Record (DS1) and the second scan to win a second record (DS2) and to generate from the two data sets (DS1, DS2) a fused data set (DS12), which is for a reconstruction of a three- or four-dimensional volume image (VB) without Teilumlaufartefakt is sufficiently complete, in each case taken on their own both the first (DS1) and the second (DS2) data set for a reconstruction of a volume image (VB) without Teilumlaufartefakt is too incomplete. Tomographieanlage (R) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitt (BA1) über eine erste Rotationswinkelspanne (RSC1) erstreckt und sich der zweite helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitt (BA2) über eine zweite Rotationswinkelspanne (RSC2) erstreckt, wobei die Summe aus der ersten (RSC1) und der zweiten (RSC2) Rotationswinkelspanne 360° beträgt, wobei eine minimale Rotationswinkelposition (AP2) des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA2) gegenüber einer minimalen Rotationswinkelposition (AP1) des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) in Rotationsrichtung (RR1, RR2) um die erste Rotationswinkelspanne (RSC1) versetzt angeordnet ist oder wobei die minimale Rotationswinkelposition (AP1) des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) gegenüber der minimalen Rotationswinkelposition (AP2) des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA2) in Rotationsrichtung (RR1, RR2) um die zweite Rotationswinkelspanne (RSC2) versetzt angeordnet ist. Tomography system (R) according to claim 1, characterized in that the first helix segment-shaped trajectory section (BA1) extends over a first rotation angle span (RS C1 ) and the second helix segment trajectory section (BA2) extends over a second rotation angle span (RS C2 ) Is the sum of the first (RS C1 ) and the second (RS C2 ) rotation angle span 360 °, wherein a minimum rotational angular position (AP2) of the second helix segmental trajectory section (BA2) against a minimum rotational angular position (AP1) of the first helical segment trajectory section (BA1) in the rotational direction (RR1, RR2) is offset by the first rotation angle span (RS C1 ) or wherein the minimum rotational angular position (AP1) of the first helix segmental trajectory section (BA1) is opposite the minimum rotational angular position (AP2) of the second helical segment trajectory section (BA2) in the direction of rotation (RR 1 is arranged, RR2) about the second rotational angle range (RS C2) was added. Tomographieanlage (R) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitt (BA1) über eine erste Rotationswinkelspanne (RSC1) erstreckt und sich der zweite helixsegmentförmige Bahnkurvenabschnitt (BA2) über eine zweite Rotationswinkelspanne RSC2 erstreckt, wobei sich die erste Rotationswinkelspanne RSC1 wie folgt berechnet: RSC1 = 180° + SW – RSC2, wobei die zweite Rotationswinkelspanne (RSC2) mindestes halb so groß ist wie eine Breite SW eines Strahlwinkels in Rotationsrichtung (RR1, RR2), wobei eine minimale Rotationswinkelposition (AP2) des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA2) gegenüber einer minimalen Rotationswinkelposition (AP1) des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) in Rotationsrichtung (RR1, RR2) um die erste Rotationswinkelspanne (RSC1) versetzt angeordnet ist oder wobei die minimale Rotationswinkelposition (AP1) des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) gegenüber der minimalen Rotationswinkelposition (AP2) des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA2) in Rotationsrichtung (RR1, RR2) um die zweite Rotationswinkelspanne (RSC2) versetzt angeordnet ist. Tomography system (R) according to claim 1, characterized in that the first helix segment-shaped trajectory section (BA1) extends over a first rotation angle span (RS C1 ) and the second helix segment trajectory section (BA2) extends over a second rotation angle span RS C2 , wherein the first Rotation angle span RS C1 is calculated as follows: RS C1 = 180 ° + SW - RS C2 , wherein the second rotation angle span (RS C2 ) is at least half a width SW of a beam angle in the rotational direction (RR1, RR2), wherein a minimum rotational angular position (AP2) of the second helical segmental trajectory segment (BA2) is opposite a minimum rotational angular position (AP1) of the first helical segment-shaped trajectory section (BA1) is arranged offset in the rotational direction (RR1, RR2) by the first rotational angular span (RS C1 ) or the minimum rotational angular position (AP1) of the first helix segment trajectory segment (BA1) compared to the minimum rotational angular position (AP2) of the second helical segment trajectory segment (BA1). BA2) in the rotational direction (RR1, RR2) is offset by the second rotation angle span (RS C2 ). Tomographieanlage (R) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tomographieanlage (R) dazu vorbereitet ist, einen ersten Teil des zweiten Datensatzes (DS2) mit einem zweiten Strahlungsspektrum zu gewinnen, das sich von einem ersten Strahlungsspektrum unterscheidet, mit dem ein erster Teil des ersten Datensatzes (DS1) gewonnen wird. Tomography system (R) according to one of the preceding claims, characterized in that the tomography system (R) is prepared to obtain a first part of the second data set (DS2) with a second radiation spectrum which differs from a first radiation spectrum with which first part of the first data set (DS1) is obtained. Tomographieanlage (R) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tomographieanlage (R) dazu vorbereitet ist, den ersten Datensatz (DS1) nur auf ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten (BA1) aufzunehmen, die in einer ersten Rotationsrichtung (RR1) verlaufen, und/oder den zweiten Datensatz (DS2) nur auf zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitten (BA2) aufzunehmen, die in einer Rotationsrichtung (RR2) verlaufen, die zu der ersten Rotationsrichtung (RR1) entgegengesetzt oder gleichgerichtet ist. Tomography system (R) according to one of the preceding claims, characterized in that the tomography system (R) is prepared to record the first data set (DS1) only on first helix segment-shaped trajectory sections (BA1), which extend in a first direction of rotation (RR1), and or to record the second data set (DS2) only on second helix-segment-shaped trajectory sections (BA2) which run in a direction of rotation (RR2) that is opposite or rectified to the first direction of rotation (RR1). Tomographieanlage (R) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tomographieanlage (R) dazu vorbereitet ist, die erste Strahlquelle (Q1) zu aktivieren, wenn eine Mittelsenkrechte (MSk, MSg) einer ersten Sensorfläche (SF1) des ersten Detektors (RD1) parallel zu dem ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitt (BA1) ausgerichtet ist, und/oder die zweite Strahlquelle (Q2) zu aktivieren, wenn eine Mittelsenkrechte (MSk, MSg) einer zweiten Sensorfläche (SF2) des zweiten Detektors (RD2) parallel zu dem zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitt (BA2) ausgerichtet ist. Tomography system (R) according to one of the preceding claims, characterized in that the tomography system (R) is prepared to activate the first beam source (Q1) if a bisector (MSk, MSg) of a first sensor surface (SF1) of the first detector ( RD1) is aligned parallel to the first helix segment-shaped trajectory section (BA1), and / or to activate the second beam source (Q2) if a bisector (MSk, MSg) of a second sensor surface (SF2) of the second detector (RD2) is parallel to the second Helix segment-shaped trajectory section (BA2) is aligned. Tomographieanlage (R) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tomographieanlage (R) dazu vorbereitet ist, den ersten Scan durchzuführen, wenn ein Mittelpunkt (MP1) einer Sensorfläche (SF1) des ersten Detektors (RD1) gegenüber einem Zentralstrahl (ZS) eines Strahlenbündels (SB) der ersten Strahlquelle (Q1) um eine halbe Detektorbreite (DH) in Rotationsrichtung (RR1, RR2) oder um eine halbe Detektorbreite (DH) entgegensetzt zur Rotationsrichtung (RR1, RR2) verschoben ist, und/oder dass die Tomographieanlage (R) dazu vorbereitet ist, den ersten Scan durchzuführen, wenn ein Mittelpunkt (MP1) einer Sensorfläche (SF1) des ersten Detektors (RD1) gegenüber einem Zentralstrahl (ZS) eines Strahlenbündels (SB) der ersten Strahlquelle (Q1) um eine halbe Detektorbreite (DH) in einer Richtung des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) verschoben ist. Tomography system (R) according to one of the preceding claims, characterized in that the tomography system (R) is prepared to the first Scan to perform when a center (MP1) of a sensor surface (SF1) of the first detector (RD1) relative to a central beam (ZS) of a beam (SB) of the first beam source (Q1) by half a detector width (DH) in the direction of rotation (RR1, RR2 ) or by a half detector width (DH) opposite to the direction of rotation (RR1, RR2) and / or that the tomography system (R) is prepared to perform the first scan when a midpoint (MP1) of a sensor surface (SF1) of the first detector (RD1) is shifted from a central beam (ZS) of a beam (SB) of the first beam source (Q1) by half a detector width (DH) in a direction of the first helix segment-shaped trajectory section (BA1). Tomographieanlage (R) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Rotationswinkelposition (AP2) des zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA2) gegenüber einer minimalen Rotationswinkelposition (AP1) des ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) in Orbitalachsenrichtung (z) beabstandet ist. Tomography system (R) according to one of the preceding claims, characterized in that a minimum rotational angular position (AP2) of the second helix segment-shaped trajectory section (BA2) is spaced from a minimum rotational angular position (AP1) of the first helical segment trajectory section (BA1) in the orbital axis direction (z). Tomographieanlage (R) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tomographieanlage (R) für den ersten Scan eine erste Strahlquelle (Q1) und einen ersten Detektor (RD1) aufweist, der der ersten Strahlquelle (Q1) zugeordnet ist, und für den zweiten Scan eine zweite Strahlquelle (Q2) und einen zweiten Detektor (RD2) aufweist, der der zweiten Strahlquelle (Q2) zugeordnet ist. Tomography system (R) according to one of the preceding claims, characterized in that the tomography system (R) for the first scan has a first beam source (Q1) and a first detector (RD1) associated with the first beam source (Q1), and for the second scan has a second beam source (Q2) and a second detector (RD2) associated with the second beam source (Q2). Verfahren (100) zum Betreiben einer Tomographieanlage (R), wobei das Verfahren (100) folgende Handlungen umfasst: – Durchführen (110) eines ersten Scans entlang eines ersten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA1) und eines zweiten Scans entlang eines zweiten helixsegmentförmigen Bahnkurvenabschnitts (BA2); – Gewinnen (120) eines ersten Datensatzes (DS1) beim ersten Scan und Gewinnen eines zweiten Datensatzes (DS2) beim zweiten Scan, wobei jeweils für sich alleine genommen sowohl der erste (DS1) als auch der zweite (DS2) Datensatz für eine Rekonstruktion eines Volumenbildes (VB) ohne Teilumlaufartefakt zu unvollständig ist; und – Erzeugen (130) eines fusionierten drei- oder vierdimensionalen Datensatzes (DS12) aus den beiden Datensätzen (DS1, DS2), der für eine Rekonstruktion eines Volumenbilds (VB) ohne Teilumlaufartefakt ausreichend vollständig ist. Procedure ( 100 ) for operating a tomography system (R), the method ( 100 ) comprises the following activities: - carrying out ( 110 ) a first scan along a first helix segment-shaped trajectory section (BA1) and a second scan along a second helix segment trajectory section (BA2); - Win ( 120 ) of a first data record (DS1) during the first scan and acquisition of a second data record (DS2) during the second scan, wherein both the first (DS1) and the second (DS2) data record for a reconstruction of a volume image (VB) are taken on their own without partial circulation artifact is too incomplete; and - generating ( 130 ) of a merged three- or four-dimensional data set (DS12) from the two data sets (DS1, DS2), which is sufficiently complete for a reconstruction of a volume image (VB) without a partial circulation artifact.
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